Synthèse de particules dégradables par polymérisation radicalaire en milieu dispersé – CKAPART

Parmi les différentes classes de polymères, les polymères vinyliques sont utilisés dans une gamme d'applications de plus en plus large, notamment en tant que biomatériaux pour lesquels la dégradabilité est une caractéristique critique. Le développement de polymères (bio)dégradables fait l'objet d'une grande attention compte tenu de leur utilisation intensive dans de nombreux domaines ((nano)médecine, microélectronique, protection de l'environnement). Profitant de voies de synthèse simples à mettre œuvre, différentes stratégies ont été développées pour conférer aux polymères vinyliques un caractère dégradable. La stratégie la plus simple consiste à utiliser un agent de réticulation dégradable. Le réseau polymère résultant peut être dégradé en fragments de masses molaires plus faibles par clivage de l'agent de réticulation. D'autres stratégies peuvent donner accès à des chaînes linéaires dégradables. Elles sont basées sur la condensation de petites molécules ou d'oligomères dégradables. Cependant, ces stratégies nécessitent des chimies multi-étapes limitant leur large utilisation. Ainsi, un très grand nombre de matériaux biodégradables disponibles dans le commerce pour des applications médicales et non médicales est basé sur des polyesters aliphatiques, pour lesquels les groupes ester peuvent être clivés dans des conditions hydrolytiques ou en présence d'enzymes spécifiques (estérases). Les polyesters sont obtenus par (co)polymérisation de glycolides, de lactides, de l'epsilon-caprolactone et/ou de leurs dérivés. Tandis que les polymères vinyliques peuvent être facilement obtenus par polymérisation radicalaire, les polyesters sont principalement obtenus par polymérisation par ouverture de cycle ou par polycondensation, techniques qui ne sont pas facilement compatibles avec la préparation de particules polymères en phase aqueuse. Par conséquent, les particules de polyester dégradables qui sont d'une importance primordiale dans les domaines liés à la biologie (sutures résorbables, reconstructions tissulaires, systèmes de délivrance de principes actifs) sont presque exclusivement obtenues par émulsification de polymères préformés (nanoprécipitation, émulsion par évaporation de solvant). Cependant, des dispersions présentant de très faibles taux de solides sont obtenues (1-5% en poids), ce qui représente une limitation majeure en termes d'utilisation et de développement industriel.
Par conséquent, il existe un besoin fondamental et industriel de développer de nouvelles stratégies de synthèse de particules dégradables de type polyester permettant de lever les limitations des systèmes actuels et mentionnées plus haut.
Des polyesters ou des polymères vinyliques contenant des motifs ester intra-chaîne peuvent par ailleurs être obtenus par une (co)polymérisation radicalaire de cétène acétal cyclique (CKA), une classe de monomères pouvant subir une (co)polymérisation par ouverture de cycle radicalaire (rRO(co)P). La nature radicalaire de la rROP ouvre la voie à sa transposition en milieu dispersé, procédé industriel privilégié pour produire des dispersions de particules de polymères vinyliques à haut taux de solides, en particulier dans l'eau. Ceci est cependant associé à de réels défis liés à la stabilité hydrolytique des CKAs.
Le but du projet CKAPART est de développer des stratégies innovantes pour préparer des copolymères vinyliques dégradables en milieux dispersés en produisant des particules de type polyester. Pour relever ce défi, une gamme de nouveaux CKA hydrophiles, hydrophobes ou fonctionnels seront synthétisés et évalués dans des polymérisations en miniémulsion ou en émulsion ensemencée. CKAPART veut en outre évaluer la dégradabilité et le potentiel des particules dispersées dans l'eau pour la formation de nano-véhicules pour des applications de délivrance de principes actifs et d'imagerie.